APPARECCHIATURE

1. APPARECCHIATURE • Cenni storici • Struttura di un sistema TC Gantry Lettino Generatore Tubo radiogeno • Sistema di collimazione • Sistema di rilevamento Detettori • Sistema di acquisizione dei dati • Sistema informatico

2. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA L’immagine radiologica tradizionale è il risultato della trasformazione di una realtà tridimensionale in bidimensionale

3. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA In radiologia convenzionale si ha la facile discriminazione di strutture ad elevata differenza di densità, mentre difficile risulta il riconoscimento di tessuti con densità tra di loro simili

4. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA La maggior parte dei tessuti che costituiscono i parenchimi hanno densità tra loro simili SOLUZIONI?

5. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Esaltazione delle differenze di densità • Mezzi di contrasto • Stratigrafia

6. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA • Immagine priva di sovrapposizioni • Diversa da stratigrafia che ha ombre di sovrapposizione

7. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA L’immagine tradizionale è un’immagine analogica PELLICOLA CRISTALLI DI SALI DI Ag REAZIONE CHIMICA IMMAGINE

8. Presupposto teorico Possibilità di ricostruire la forma di un oggetto a partire dalle sue proiezioni

9. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA In TC l’immagine subisce una trasformazione da analogica in digitale REAZIONE ATTENUATA CIFRE NUMERICHE

10. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA CONVERTITORE ANALOGICO-DIGITALE ELABORATORE PER SOFISTICATI CALCOLI ALGORITMI

11. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Già nei lavori di Fourier del 1895 è contenuto un esempio di trasformazione analogico-digitale. La trasformata di Fourier è tutt’oggi utilizzata in tutti i sistemi digitali di rappresentazione dell’immagine come TC, US o RM

12. 1917 – Un matematico austriaco di nome Radon proponeva il teorema per cui, conosciute tutte le sue possibili proiezioni, è possibile ricostruire un oggetto tridimensionale

13. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Oldenford (1961) e Colmark (1963)proposero l’utilizzo dell’elaboratore elettronico al fine di risalire a differenze di densità di oggetti fisici sfruttando l’energia dei raggi X rilevata da detettori a cristalli sensibili in luogo della tradizionale lastra fotografica

14. TC

15. 1971 – Hounsfield realizza il primo prototipo di TC basandosi sul calcolo matriciale

16. Ambrose, 1973

18. Nella TC un fascio di raggi X strettamente collimato attraversa una sezione corporea seguendo in successione numerose traiettorie diverse

19. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA 2 4 3 Proiezione di 1 1 Proiezione di 3 Proiezione di 4 Proiezione di 2

20. TOMOGRAFIACOMPUTERIZZARTA Numerose proiezioni per ottenere il prodotto del rilevamento di una densità da collocare in un piccolo elemento detto PIXEL MATRICI (80 X 80 - 256 X 256 - 512 X 512 - 1024 X 1024)

21. TOMOGRAFIACOMPUTERIZZARTA La base dei vari metodi di ricostruzione è la cosiddetta “back-projection” (retroproiezione) Metodo iterativo per correggere gli artefatti sostituito oggi dalla convoluzione lineare

22. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Presenza di filtri numerici nel calcolo degli algoritmi per ridurre gli artefatti TRASFORMATA DI FOURIER RETROPROIEZIONE LEGGE DELL’ATTENUAZIONE LINEARE

23. TOMOGRAFIACOMPUTERIZZARTA STRUTTURA DI UN SISTEMA TC • UNITA’ DI SCANSIONE=gantry (tubo, collimatori, detettori, ADC, generatore, lettino Pz • ELABORATORE ELETTRONICO • UNITA’ DI VISUALIZZAZIONE • SISTEMI DI ARCHIVIAZIONE

24. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Convertitore Analogico/digitale Elaboratore elettronico Unità di scansione Monitor di visualizzazione Archiviazione Tubo RX Detettori Sistemi di stampa dell’immagine

25. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA LETTINO PORTAPAZIENTI • Precisione di movimento con tolleranza di 0,25 mm • Spostamenti verticali fino a 30 cm. dal pavimento • Spostamento longitudinale da 100 a 170 cm. • Inclinazione di qualche grado lungo l’asse Z • Carico critico 150-200 Kg

26. GANTRY Contenitore rettangolare in cui trovano sede le varie componenti dell’unità di scansione. Presenta un apertura circolare dentro la quale scorre il lettino porta pazienti.

27. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA GANTRY Dimensioni Angolazione Apertura fino a + 30° fino a 65-70 cm di diametro Centratore luminoso ad incandescenza o laser 100 cm. con forte svasatura conica

28. GANTRY Apertura fino a 70 cm

29. Tilt Gantry fino a +/- 30°

30. Componenti della TC Cosa c’è nel gantry Tubo Raggi X Apertura Detettori

31. Cosa c’è nel Gantry: • Generatore • Tubo Radiogeno • Collimatori • Detettori • Data Acquisition System (DAS) • Slip-Ring

32. Cosa c’è nel Gantry: • Generatore • Tubo Radiogeno • Collimatori • Detettori • Data Acquisition System • Slip-Ring GENERATORE • Alta frequenza (20000 • impulsi/sec controllo digitale) • Dimensioni ridotte • Alte potenze (60 KW) • Alte tensioni (140 KV), • costanti • Ampia varietà di mA

33. Cosa c’è nel Gantry: • Generatore • Tubo Radiogeno • Collimatori • Detettori • Data Acquisition System • Slip-Ring TUBO RADIOGENO

34. Cosa c’è nel Gantry: • Generatore • Tubo Radiogeno • Collimatori • Detettori • Data Acquisition System • Slip-Ring System TUBO RADIOGENO Elevati parametri di esposizione per lungo periodo di tempo Molto importante la capacità termica espressa In Million Heat Units (MHU) e la velocità di dispersione del calore (HU/minuto)

35. TUBO RADIOGENO Produce il fascio di raggi X che viene collimato e conformato a ventaglio

36. TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA TUBO RADIOGENO • Fascio Rx a pennello con anodo fisso (I Gen.) - a ventaglio fino a 50° con anodo rotante (oggi) • Elevata capacità termica (5 MHU) • Elevata capacità di dissipazione (0,9 MHU/minuto) • I e II Gen. Emissione continua (sfumatura da movimento) • III e IV Gen. Emissione pulsata • Macchie focali da 0,8 a 2 mm 2

37. Cosa c’è nel Gantry: • Generatore • Tubo Radiogeno • Collimatori • Detettori • Data Acquisition System • Slip-Ring COLLIMATORI La collimazione: - riduce la dose inutile - riduce sfumatura da radiazione diffusa - predetermina lo spessore di strato • Collimatori posti a due livelli: • Tube Collimators • Detectors Collimators

38. Cosa c’è nel Gantry: COLLIMATORI

39. Cosa c’è nel Gantry: COLLIMAZIONE PRIMARIA • Tube Collimators (Source Collimators) - Collima lo spessore del fascio di raggi X all’uscita dal tubo radiogeno - Determina lo spessore del fascio e pertanto la collimazione di strato (slice collimation)

40. Cosa c’è nel Gantry: COLLIMAZIONE SECONDARIA • Detector Collimators - Collima lo spessore del fascio di raggi X dopo l’attraversamento del paziente e prima dell’ingresso nel detettore - E’ una regolazione più fine

41. Cosa c’è nel Gantry: • Generatore • Tubo Radiogeno • Collimatori • Detettori • Data Acquisition System • Slip-Ring DETETTORI • Creano una corrente elettrica misurabile, proporzionale all’intensità dei raggi X • Rendono possibile la misurazione del fascio di raggi X Trasformano l’energia dei fotoni attenuati in un unico segnale elettrico (integrazione di corrente)

42. Cosa c’è nel Gantry: DETETTORI • Incremento del n° nell’evoluzione del sistema • n° 1 in I generazione • n° 900 in III generazione • n° 5000 in IV generazione • Più che il numero è importante la densità per grado irradiato (nelle macchine moderne di poco inferiore a 20)

43. Cosa c’è nel Gantry: DETETTORI • Apertura attiva • Spaziatura • Efficienza di conversione • Efficienza geometrica (Aa/Aa + S %) • Stabilità e linearità di risposta • Persistenza dello stato di eccitazione

44. Cosa c’è nel Gantry: DETETTORI Cristalli fotoscintillatori con tubo fotomoltiplicatore Gas Xenon Tempo Detettori solidi High light

45. Cosa c’è nel Gantry: DETETTORI

46. Cosa c’è nel Gantry: DETETTORI – STATO SOLIDO 70-80% di conversione, meno stabili, maggiore persistenza

47. Cosa c’è nel Gantry: DETETTORI - XENON 45% di conversione, più stabili, minor persistenza

48. Cosa c’è nel Gantry: DETETTORI Detettori ceramici tipo Ultrafast richiedono il 30% di dose in meno rispetto ai detettori allo Xenon in grado di effettuare il campionamento ogni msec. per un totale di 800.000-1.000.000 campionamenti per scansione

50. DETETTORI